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Augsburger Physiker finden durchstimmbare Supraleitung

05.12.2008
Wie das renommierte Wissenschaftsjournal "Nature" in seiner Ausgabe vom 4. November 2008 berichtet, ist es Physikern des Zentrums für elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) und des Sonderforschungsbereichs 484 der Universität Augsburg gelungen, einen Supraleiter mit wählbaren Eigenschaften herzustellen.

Supraleiter sind Materialien, die den elektrischen Strom ohne Verluste transportieren können. In einer Kollaboration mit Arbeitsgruppen der Universitäten Genf, Zürich, Paris und Rom haben Prof. Dr. Jochen Mannhart und seine Mitarbeiter Dr. German Hammerl und Stefan Thiel am Lehrstuhl für Experimentalphysik VI/EKM es geschafft, einen siebzig Jahre alten Traum zu realisieren und mit einer frei wählbaren kleinen elektrischen Spannung die Eigenschaften eines Supraleiters durchzustimmen.

Der hierzu verwendete Supraleiter besteht aus einem isolierenden Kristall (Strontiumtitanat) auf das in den Augsburger Labors mittels eines Laserepitaxie-Verfahrens eine isolierende Schicht eines zweiten Materials (Lanthanaluminat) gewachsen wurde. An der Grenzfläche zwischen diesen perfekt isolierenden Substanzen bildet sich erstaunlicherweise ein neuartiger elektronischer Zustand der Materie aus, eine hauchdünne Schicht, die Strom ohne elektrischen Widerstand transportieren kann. Diese supraleitende Schicht ist nur ein Millionstel Millimeter dick. Kühlt man die beiden Kristalle auf sehr tiefe Temperaturen von etwa -273° C ab, dann bildet diese Schicht ein exakt zweidimensionales supraleitendes System.

Die Eigenschaften dieses Supraleiters werden von der Anzahl der sich an der Grenzschicht befindenden Elektronen bestimmt. Diese Dichte lässt sich nun in einzigartiger Weise durch kleine angelegte elektrische Spannungen variieren. Mit solchen Spannungen gelang es den Physikern, die Eigenschaften der Supraleitung kontinuierlich zu ändern und die Abhängigkeit der Supraleitung von der Elektronendichte im Detail zu analysieren.

Da solche Messungen aufschlussreiche neue Informationen über die Eigenschaften der Supraleitung liefern, waren sie seit etwa siebzig Jahren immer wieder Ziel ehrgeiziger Experimente. In der aktuellen Nature-Ausgabe berichtet die internationale Arbeitsgruppe um die Augsburger Physiker ausführlich, wie es ihr gelungen ist, dieses Problem zu knacken, um damit das Tor zu weiteren Experimenten zu öffnen, mit denen die Physik dieser spannenden Supraleiter geklärt werden kann.

Kontakt:

Prof. Dr. Jochen Mannhart
Institut für Physik der Universität Augsburg
86135 Augsburg
Telefon 0821/598-3651
jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de

Klaus P. Prem | idw
Weitere Informationen:
http://www.physik.uni-augsburg.de/exp6
http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7222/abs/nature07576.html

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